Tema 7: Materiales cerámicos y vidrios.

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Tema 7: Materiales cerámicos y vidrios. 1. Estructura y propiedades de las cerámicas. Procesos de fabricación. 2. Productos de cerámica, normativa, designación y sus aplicaciones. 3. Estructura y propiedades del vidrio. Proceso de fabricación. 4. Productos de vidrio, designación y sus aplicaciones en construcción. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Curso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Profesor Gonzalo Barluenga Badiola Objetivos Docentes del Tema 7: • “Conocer la estructura y propiedades de los materiales cerámicos, los productos de construcción, normativa, designación y aplicaciones.” “Conocer la estructura y propiedades del vidrio, los productos de construcción, designación y aplicaciones.”

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Tema 7: Materiales cerámicos y vidrios.

1. Estructura y propiedades de las cerámicas. Procesos de fabricación.

2. Productos de cerámica, normativa, designación y sus aplicaciones.

3. Estructura y propiedades del vidrio. Proceso de fabricación.

4. Productos de vidrio, designación y sus aplicaciones en construcción.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNCurso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.

Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

Objetivos Docentes del Tema 7:

• “Conocer la estructura y propiedades de los materiales cerámicos, los productos de construcción, normativa, designación y aplicaciones.”

• “Conocer la estructura y propiedades del vidrio, los productos de construcción, designación y aplicaciones.”

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El vidrio

• Material cerámico no cristalino, procedente de la fusión de materiales inorgánicos y enfriamiento rápido a una condición rígida (estructura amorfa e isótropa).

• Se obtiene a partir de la sílice, al incluir otros óxidos en su estructura.

• Una vez fundido, el vidrio se conforma fácilmente en caliente, pudiendo obtenerse diferentes productos.

• Los vidrios permiten el paso de la radiación solar hasta un 90 %, por lo que son transparentes a la luz visible y a las radiaciones infrarrojas de onda corta.

A) ESTRUCTURA CRISTALINAB) ESTRUCTURA AMORFA VÍTREA (ISÓTROPA)

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Materias primas

• Óxidos formadores:

El óxido de silíceo o sílice (SiO4) es el principal componente de los vidrios.

En la naturaleza se encuentra en forma cristalina (tetraedros unidos por vértice).

• Óxidos modificadores: Rompen la red de tetraedros de sílice (alcalinos – Na, K – y alcalinotérreos – Ca, Mg).

• Óxidos intermediarios: No pueden formar vidrios por si mismos.

Se incorporan a los vidrios de sílice para modificar sus características.

Tipos de Vidrio• Por su composición, existen cuatro tipos de vidrio:

0-2

15-40

0-6

1-10

5-10

53-68

Plomo

3-4

96

Sílice

2-3

5-20

0-10

0-1

0,4-1

3-10

73-82

Borosilicato

0-4Magnesio

0,5-3Aluminio

Boro

Plomo

5-14Calcio

0-1Potasio

12-18Sodio

70-75Sílice

Sódico-cálcicoComponentes (%)

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Vidrio para construcción

• Los productos de vidrio para construcción están hechos con vidrios sódico-cálcicos.

• La sílice constituye la estructura básica, el sodio facilita la fusión y el calcio provee de estabilidad química.

• Tiene el punto de fusión más bajo (es el más barato).

• Fácilmente moldeable.

• Transmite la radiación solar: dejan pasar la luz pero producen efecto invernadero.

• Se puede colorear añadiendo óxidos metálicos.

• Aplicación constructiva: cerramientos acristalados.

Propiedades del vidrio

• Dependen de la temperatura (viscosidad).

• Propiedades físicas:

Alta densidad (2-4 g/cm3), impermeables

Trasparentes (factor solar variable).

Baja reacción al fuego y resistencia a choque térmico.

• Propiedades químicas:

Estables e inertes (salvo frente a ácidos fuertes y álcalis)

• Propiedades mecánicas:

Duro, Resistente a compresión y a la abrasión.

Fractura frágil por propagación de defectos (quebradizo)

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Fabricación de productos de vidrio

• Consta de varias fases:

Fusión de las materias primas(hornos continuos).

Conformación en caliente:

Estirado y laminado (láminas, barras, fibras)

Moldeado (colado, soplado o prensado)

Tratamiento superficial: flotado (reducción de defectos)impresiones y decoraciones.

Recocido: recalentamiento (alivia las tensiones).

Templado(opcional): aumenta las tensiones superficiales

Enfriamiento controlado: evita la aparición de tensiones.

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VIDRIO “float” (Pilkington, 1952)

VIDRIO “float” (Pilkington, 1952)

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Tipos de vidrio para Construcción

• Plano: obtenido por laminado o flotado

• Templado: Tratado térmicamente.

• Laminado: Compuesto de láminas de vidrio y adhesivo.

• Tintado: Coloreado en masa (óxidos metálicos).

• Impreso y Decorado: tratado superficialmente

• Termocrómico y electroóptico: dopados con componentes termosensibles o piezoelctricos.

• Parallamas: armado con malla metálica.

• Moldeado: fabricado por moldeo.

Productos de vidrio para Construcción• En función de su aplicación, se pueden clasificar en:• Cerramientos:

ventanas y huecos acristalados (simple y doble)fábricas de bloque de ladrillomuros cortina carpintería vista u ocultavidrio “estructural”

• Paramentos pisables: Suelos de vidrio.• Vidrio celular: Vidrio muy poroso, con baja absorción

y conductividad térmica (Alta RF).• Fibra de vidrio: Mantas para aislamiento térmico

Refuerzo de plásticos y conglomerados• Fibra óptica: conducción de luz (hormigón translúcido)

y sensores de deformación (materiales “inteligentes”).

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Doble acristalamientoAcristalamiento simple

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Vidrio Templado

• Calentamiento a 600ºC y enfriamiento rápido

• Incremento de resistencia a flexión

(Templado 200MPa)

• Rotura en trozos pequeños poco cortantes

• Imposibilidad de manipulación posterior

Vidrio Templado

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Vidrio Templado

Vidrio Laminado

•Compuesto por dos o más láminas de vidrio unidas por materiales adhesivos.

•La rotura de un vidrio no provoca el colapso del material.

•Buen comportamiento frente a impacto (Vidrio de seguridad).

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Vidrio Laminado

Vidrio Laminado

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Vidrios tintados (coloreados)

• Adición de óxidos durante el moldeado

Fe: verde

Se: bronce

Co, Ni: Gris

• Reducen la transmisión de radiación solar

(aumento de la absorción térmica)

Excesivo calentamiento, necesidad de templado

Difícil Reponibilidad

Vidrios tintados (coloreados)

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VIDRIO con tratamiento decorativo

VIDRIO con capa electro-óptica

Variación de las propiedades ópticas al pasar una corriente eléctrica.

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VIDRIO con capa termocrómica

Variación de las propiedades cromáticas al transmitirle calor.

Vidrio armado “PARALLAMAS”

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VIDRIO MOLDEADO

Bloque deVIDRIO (“Pavés”)

VIDRIO MOLDEADO

Bloque deVIDRIO (“Pavés”)

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VIDRIO MOLDEADO“u-GLASS”

VIDRIO MOLDEADO

“Curvado”

Vidrio moldeado “U-glass”

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Vidrio “estructural”

Vidrio “estructural”

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Vidrio “estructural”

Fibra óptica (Hormigón traslúcido)

Adding optical fibers to a concrete mix generates translucent concrete. This “see-through” development is changing the perception of concrete’s opaque mass. (Litracon)

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Marcado CE de Productos de vidrio

• Productos de vidrio con Marcado CE (2006-2007):

Productos básicos de vidrio sódico-cálcico, borosilicato y vitrocerámicas: flotado, armado, impreso(UNE-EN 572-9)

Vidrio templado y de seguridad (UNE-EN 1863-2)

Productos de vidrio recubierto y espejos (UNE-EN 1096-4)

Vidrio laminado (PNE-EN 14449)

Vidrio aislante (UNE-EN 1279-5)

Bloques y paveses (UNE-EN 1051-1)

U-glass(UNE-EN 572-1)

Vidrio celular (UNE-EN 13167)

Tema 7: Materiales cerámicos y vidrios.

1. Estructura y propiedades de las cerámicas. Procesos de fabricación.

2. Productos de cerámica, normativa, designación y sus aplicaciones.

3. Estructura y propiedades del vidrio. Fabricación.

4. Productos de vidrio, designación y sus aplicaciones en construcción.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNCurso 2007-2008. Escuela Técnica Superior de Arquit ectura.

Profesor Gonzalo Barluenga Badiola

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Bibliografía de consulta recomendada. Tema 7

• Smith, W.; Fundamentos de ciencia e ingeniería de los materiales, Ed. McGraw-Hill, 1998.

• CITAV; Manual del vidrio, CITAV, 2001.

• Vasquez, C; El vidrio: Arquitectura y Técnica, Ed. ARQ, Chile, 2006.

• www.saint-gobain-glass.com/es/

(antigua Cristalería Española)